Основные дефекты процессов насыщения поверхностных слоев изделий углеродом и азотом

1) отслаивание 2) грубозернистый излом и хрупкость 3) мягкая поверхность 4) малая толщина насыщенного слоя и снижение твердости 5) повышенная хрупкость

1) Отслаивание. Причины: а) низкая t цементации, что приводит к медленному выравниванию содержания углерода по направлениб к сердцевине. б) слишком быстрый нагрев, который также приводит к резкому снижению углерода по мере удаления от поверхности.

Наличие резких переходов по содержанию углерода приводит к отделению цементованного слоя от изделия.

2) Грубозернистый излом и хрупкость. Причина: нагрев или передержка при закалке. Устраняется повторной закалкой.

3) Мягкая поверхность. Мягкие пятна на цементованном изделии. Причина: возникновение пустот при набивке детали в цементованный ящик, дефект закалки с обезуглераживание.

На поверхности высоко легированных сталей при передуглераживанием в процессе нагрева образуется аустенит, кот. Сохраняется при закалке до комнатных температур. Этот дефект возникает и при азотировании, если азотируется необезжиренная деталь.

4) Малая толщина насыщенного слоя и снижение твердости. Устраняется повторным азотированием при правильной температуре процесса. Повышать температуру следует с осторожностью, поскольку, если это быстрорез и не нержавейка, то твердость поверхности снизится и повторным азотированием не восстановится.

5) Повышенная хрупкость.

8) Борированием называется насыщение стали бором. Борирование проводят с целью повышения стойкости против абразивного износа. Толщина борированных слоев не превышает 0,3мм, твердость HV 18000-20000.

Широкое распространение получил метод электролизного борирования в расплавленных солях, содержащих бор. Деталь служит катодом в ванне с расплавленной бурой. Температура процесса 900-950С. Процесс можно вести и без электролиза в ваннах с расплавленными хлористыми солями, в которые добавляют порошкообразный ферробор или карбид бора.

Борированию подвергают втулки грязевых нефтяных насосов, штампы.

Борирование — процесс химико-термической обработки, состоящий в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при высокотемпературной выдержке в соответствующих насыщающих средах. Это один из наиболее эффективных и универсальных процессов химико-термической обработки. Борированию могут подвергаться стали перлитного, ферритного и аустенитного классов.

Борирование может осуществляться в твердых, жидких (электролизное и безэлектролизное борирование) и газообразных средах. При борировании в твердых средах, обрабатываемые детали помещаются в герметически закрываемые контейнеры, называемые боризаторами. Процесс твердофазного борирования, или борирования в порошковых средах, осуществляется в вакууме или водородных средах. Жидкофазное (безэлектролизное) борирование применяют только в случае обработки деталей сложной конфигурации, а электролизное, как более экономичное широко используется для широкого спектра изделий простых форм различного назначения. Борирование применяют для повышения износостойкости поверхностного слоя стального изделия, в частности, при повышенных температурах, повышения его твердости и износостойкости. Изделия, подвергшиеся борированию, обладают повышенной до 800 °С окалиностойкостью и теплостойкостью до 900–950 °С. Твердость борированного слоя в сталях перлитного класса составляет 15 000–20 000 МПа.

Углерод в процессе борирования оттесняется от поверхности стали и в насыщаемой зоне образуется зона сплошных боридов, химический состав форма и структура которых напрямую зависит от химического состава стали. Углерод и легирующие элементы уменьшают глубину насыщаемого слоя, чем выше их содержание, тем меньше глубина борирования.

В ряде случаев выполняется многокомпонентное борирование, когда совместно с насыщением бором дополнительно производится насыщение поверхности детали другими элементами — хромом, алюминием, кремнием и т. д. такое насыщение производится для повышения коррозионной стойкости и износостойкости поверхностного слоя детали, однако, полученные результаты повышения стойкости не так велики, чтобы эти процессы нашли широкое распространение.

Силицирование — процесс химико-термической обработки, состоящий в высокотемпературном (950—1100 °C) насыщении поверхности стали кремнием. Силицирование придаёт стали высокую коррозионную стойкость в морской воде, в азотной, серной и соляной кислотах и несколько увеличивает стойкость против износа. Силицирование может производиться в газообразных и жидких средах как электролизным, так и безэлектролизным методом. Силицированный слой отличается повышенной пористостью толщина его 300—1000 мкм. Несмотря на низкую твёрдость 200—300 HV, силицированный слой обладает высокой износостойкостью после пропитки маслом при температурах 170—200 °C.

Силицированию подвергают детали, используемые в оборудовании химической, бумажной и нефтяной промышленности (валики насосов, трубопроводы, арматура,гайки, болты и т. д.). Силицирование широко применяют для повышения сопротивления окислению при высоких температурах сплавов молибдена. Так же силицированию подвергают детали из карбида кремния (SiC). Пример: электрические нагреватели из карбида кремния, подшипники скольжения для нефтяной и химической промышленности, конструкционные детали и др.

Силицированный слой представляет собой твердый раствор кремния в а-железе. При газовом силицировании при температуре 1000С в течение 2-4ч образуется слой толщиной 0,5-1,0 мм.